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鋼管混凝土是指在鋼管中填充混凝土而形成的構件。它利用鋼管和混凝土兩種材料在受力過程中相互的組合作用，發揮了兩種材料的優點，不僅使得混凝土的抗壓強度提高、變形性能改善，而且避免或延緩了鋼管發生局部屈曲。這決定了它在實際工程應用中的一些優點：
（一）承載力高。如果僅僅對于薄壁鋼管而言，其臨界承載力很不穩定。試驗表明，它的實際承載力只有理論計算值的四分之一。但在鋼管中填充混凝土以后，可以延緩或避免鋼管過早地發生局部屈曲。鋼管中的混凝土受到鋼管的約束，可延緩其受壓時的縱向開裂。兩種材料相互彌補了彼此的弱點，可以充分發揮各自的長處，從而使鋼管混凝土具有很高的承載能力，一般高于組成鋼管混凝土的鋼管及核心混凝土單獨承載力之和。
（二）抗震和變形能力。對于鋼管混凝土構件而言，其中的混凝土材料脆性很大，構件開裂后承載力和變形能力迅速降低。如果將混凝土灌入鋼管中形成鋼管混凝土，核心混凝土在鋼管的約束下，不但在使用階段它的彈性模量得以改善，在破壞時也具有較大的塑性變形。此外，若與鋼結構相比，鋼管混凝土結構由于混凝土的存在而提高了剛度，外力作用下的變形相對較小，在風荷載和地震荷載作用下，結構的水平位移可以嚴格控制。
（三）制作和施工方便。與鋼筋混凝土柱相比，鋼管可以兼作柱的外模和臨時支撐，免去了綁扎鋼筋、支模和拆模等工序；而且柱內無鋼筋，混凝土澆灌也相對簡單的多，可以做到多層一次施工，并能更好的配合施工中的泵送混凝土、高位拋落免振搗混凝土和自密實混凝土等技術。與鋼結構構件相比，鋼管混凝土的構造通常更為簡單，焊縫少，更易于制作。
（四）耐火性能較好。眾所周知，鋼結構的耐火性能較差，構件溫度升至600°C時結構完全喪失承載力，變形迅速增加，導致結構倒塌。因此，鋼結構中構件要采用防火涂料進行保護。
（五）經濟效果好。對于鋼筋混凝土結構，由于軸壓比的限制常常令柱截面尺寸很大，若改用鋼管混凝土，柱截面將大大減小，建筑結構所占的面積也將大大減小，這對投資方而言會產生不小的經濟效益。
二、矩形鋼管混凝土節點的類型與性能
（一）鋼管混凝土柱―鋼筋混凝土梁節點
1.加強環肋板式節點
加強環肋板式節點由上下加強環和垂直肋板組成，垂直肋板和鋼管及下環板焊接，鋼筋混凝土預制梁端留一豎向糟，槽口順肋板將梁放在下環上，用角焊縫將梁端預埋件與肋板及下環板相焊接，然后蓋上上加強環，再將上環板與梁端預埋件焊接，如圖1.1所示，這種剛性節點通過上下加強環傳遞梁端彎矩，垂直肋板傳遞剪力。這種節點型式的特點是傳力可靠，在滿足“強柱弱梁”的條件下設計好加強環，同時注意焊接質量，使塑性鉸出現在梁端的情況下有良好的抗震性能。這種節點適用于多層工業與民用建筑。
圖1.1 加強環肋板式節點
2.加強環承重銷式節點
加強環承重銷式節點是在梁頂用加強環分別和鋼管及梁頂預埋件鋼板焊接，預制梁端部做成下短、上長的變形截面形狀擱在承重銷上，如圖1.2所示。加強環的作用是傳遞梁端彎矩所產生的拉力，承重銷的作用是傳遞梁端傳來的剪力，承重銷多采用工字梁，它的腹板穿過鋼管柱，上下翼緣則焊在鋼管壁上。這種節點的優點是受力明確，剛度大，承載力高；缺點是構造較復雜，用鋼量大，這種節點適用于重型工業廠房中。
圖1.2加強環承重銷式節點 圖1.3 環梁節點
3.環梁節點
鋼筋混凝土梁與圓鋼管混凝土柱連接時，采用鋼筋混凝土環梁節點。這種節點是圍繞鋼管柱設置現澆鋼筋混凝土環梁，與鋼管柱緊密箍抱，樓蓋的縱筋錨固于環梁內，借環梁傳遞梁端彎矩；在鋼管外側位于環梁中部或靠近底部貼焊一或兩根環形鋼筋作為抗剪環傳遞梁端剪力，如圖1.3所示。這種節點的傳力方式是:梁的剪力傳至環梁后，通過環梁和鋼管間的粘結力、摩擦力和抗剪環傳給鋼管柱；梁的彎矩則由環梁承擔并自行平衡或傳至鋼管柱。
（二）鋼管混凝土柱―鋼筋混凝土梁節點
1.內、外加強環節點
如圖1.4所示為鋼管混凝土外加強環節點。梁端剪力的傳遞采用焊接于鋼管上的連接腹板實現，梁端彎矩的傳遞采用環繞鋼管柱的加強環與鋼梁上下翼緣焊接的辦法實現。外加強環式節點是迄今為止實際工程中應用較多的一種節點型式，其傳力路徑簡潔明確、節點剛度大、承載力高，在適當的截面設計下能較好地實現“強柱、弱梁、節點更強”的原則。
圖1.4鋼管混凝土外加強環式節點
內加強環式節點，即將鋼梁翼緣板與腹板直接焊接在管柱外邊，內環與梁的翼緣在同一水平面內，節點仍然能夠滿足剛性節點的要求。這種節點型式比外環節省鋼材，但當管柱直徑較大時才能采用，因為當管徑較小時焊接困難，而且將妨礙管內混凝土的澆灌，我國1997年開始修建的深圳賽格廣場大廈中重要的節點都采用了內加強環。
2.錨定板式節點
如圖1.5所示為錨定板式節點，即在鋼管內正對鋼梁上、下翼緣處各焊一個T形錨定板，埋于柱核心混凝土內，以承受梁翼緣傳來的力偶，剪力的傳遞則依靠梁腹板的豎直焊縫。其特點是構造簡單、省鋼材，但節點的整體剛度較小，適用于節點內力不大的情況，目前已在深圳賽格廣場工程中應用。
圖1.5錨定板式節點
參考文獻：
[1]《高層鋼管混凝土結構》 黑龍江科學出版社1999
1 鋼管混凝土結構的特點及與傳統結構的對比分析
1. 1 結構面積減小，有效使用面積增加
在建筑工程中鋼管混凝土通常用做柱子，由于鋼管混凝土是延性材料，在地震區可以做到不受軸壓比的限制，只控制其長細比，因此，柱截面面積可減少很多，有效使用面積增大，結構自重減輕在50%以上，因此，地震作用和地基荷載均可減小，從而經濟有效地解決了我國建筑工程領域長期存在而未能解決的“胖柱”問題。
1. 2 施工簡便，可大大縮短工期
鋼管混凝土柱和普通混凝土柱相比，免除了支模、拆模、綁扎鋼筋或焊接鋼筋骨架等工序，省工省時；和普通鋼柱相比，不用節點板，焊縫少，構造簡單?？s短工期，提前投產，其綜合經濟效益較好。
1. 3 同等承載力條件下有更大的經濟效益
鋼管超高強混凝土柱的造價比普通混凝土柱的造價降低30%左右；鋼管高強混凝土柱的造價比普通混凝土柱的造價偏高或大略相等?？梢姡捎娩摴艹邚娀炷林懈蟮慕洕б?。
1. 4 耐火性能好
鋼管混凝土柱（空心鋼柱用混凝土填實）有較高的耐火能力，因為鋼柱吸熱后有若干熱量會傳遞到混凝土部分，減慢鋼柱的升溫速度，并且一旦鋼柱屈服，混凝土可以承受大部分的軸向荷載，防止結構倒塌。組合梁的耐火能力也會提高，因為鋼梁的溫度會從頂部翼緣把熱量傳遞給混凝土而降低。
2 鋼管混凝土結構目前存在和需要進一步解決的問題
從現有的文獻資料來看，國內外對鋼管混凝土的研究主要集中在結構設計、靜力學性能、動力學性能等方面，而真正對材料的研究相對較少。材料與結構是一體不可分的，有了良好的材料設計，才會有良好的結構性能，而目前鋼管混凝土所出現的一系列問題如施工不穩定、脫空、膨脹性能低、混凝土力學性能達不到要求等都可以先從材料方面著手找到解決問題的方法。以下幾個方面是有待解決的問題。
2. 1 材料的要求高，成本提高
混凝土特別是高強度混凝土的配制較困難，目前，強度等級在C100以上的混凝土仍處于試驗室階段，高強度鋼材的應用在一定程度上提高了成本。
2. 2 材料的自身性質
鋼管混凝土在收縮、徐變、溫度等影響下的材料自身性質還需做系統全面的研究。
2. 3 復雜受力狀態
復雜受力狀態如彎、剪、壓、扭共同作用時構件的計算方法還沒有完全確定，造成設計時只能簡單地忽略構件的受扭和受剪，并加大構件承載力的富裕度來處理。
2. 4 節點性能的研究
鋼管混凝土結構工程采用的節點形式有很多樣。按材料分，現澆鋼筋混凝土梁與鋼管混凝土柱節點，鋼梁與鋼管混凝土柱節點；按梁柱間的彎矩傳遞情況來分，有剛接節點、鉸接節點和彈性連接節點。目前，關于節點的試驗和理論研究嚴重滯后于實際工程的應用。
2. 5 動力性能的研究
鋼管混凝土尤其鋼管高強混凝土和鋼管超高強混凝土的耐疲勞性能和抗震性能需做進一步研究。
2. 6 鋼結構防護技術的要求
鋼結構防護包括防火、防腐、防銹。鋼結構體系房屋造價高的主要原因是鋼結構的防護技術要求較高，費用較高。
3 鋼管混凝土結構的應用現狀和應用前景
我國于上世紀50 年代末開始進行鋼管混凝土組合結構的研究，主要集中在鋼管中澆灌混凝土的內填充型鋼管混凝土結構。目前，在鋼管混凝土組合結構力學性能和設計方法、施工技術、耐火性能等方面展開了比較系統的研究工作，取得了巨大成就，其構件性能、理論研究和實際應用在國際上處于領先。
1963 年在北京地鐵車站首次應用了鋼管混凝土柱，隨后，在一些廠房的柱子中逐步得到推廣應用。上世紀80年代以來這種結構材料在多層和高層建筑中得到進一步應用。自1990年在我國四川省建成了跨度110m 的下承式系桿鋼管混凝土拱橋―――旺港天橋以來，混凝土拱橋在我國得到了迅猛發展。廣州丫髻沙大橋為主跨360m的鋼管混凝土帶懸臂中承式剛架系桿，拱的跨徑突破了300m大關；四川省巫山長江大橋為跨徑400m的鋼管混凝土拱橋，這兩座橋梁的修建，標志著我國鋼管混凝土拱橋的研究與應用整體水平已經提升至一個新的高度。鋼管混凝土拱橋在我國迅速發展，并先后頒布了有關鋼管混凝土結構的設計規程。
國內一些大專院校、科研院所也對鋼管混凝土進行了系統的研究，取得了一些成果。韓林海和鐘善桐等對工程中常用的幾種形狀的鋼管混凝土力學性能進行了探索和研究，提出了極限平衡法理論和鋼管混凝土統一理論，為鋼管混凝土的研究奠定了基礎；哈爾濱建筑大學王湛等通過試驗研究了核心混凝土為C30～C50強度等級的鋼管膨脹混凝土；魏美娟等給出了鋼管混凝土構件的計算條件，對構件在臨時荷載作用下受彎的力學性能進行了分析和計算；武漢理工大學的胡曙光和丁慶軍等針對鋼管高強膨脹混凝土的特性，圍繞鋼管混凝土工程應用中所普遍存在的混凝土與鋼管脫粘問題和大跨度結構工程的施工難題，進行了長期深入、系統的研究；韓冰等在對鋼管混凝土受彎構件徐變分析的基礎上，建立了長期荷載作用下鋼管混凝土受彎構件的承載力計算方法，認為徐變將降低鋼管混凝土受彎構件的承載力。
目前，鋼管混凝土和鋼管高強混凝土結構的應用很廣泛，但鋼管超高強混凝土還處于試驗室研究階段，隨著科研成果的積累和完善，本世紀鋼管高強混凝土和鋼管超高強混凝土結構在高層和超高層建筑中一定會有廣闊的應用前景。
參 考 文 獻
[1]鐘善桐.鋼管混凝土結構在我國的應用和發展[J ].建筑技術， 2001 （2）
中圖分類號： TU375 文獻標識碼： A
1 前言
鋼管混凝土（Concrete-Filled Steel Tube，簡稱CFST）構件是指在鋼管中填充混凝土而形成的組合構件。按截面形式的不同可以分為矩形截面、圓形截面和多邊形截面鋼管混凝土結構，其中圓形截面和矩形截面鋼管混凝土結構應用較為廣泛[1]。
2 鋼管混凝土構件的特點
（1）軸壓承載力高
鋼管混凝土構件受壓時，由于產生緊箍效應，核心混凝土三向受壓，強度大大提高，鋼管延緩和避免了過早發生局部屈曲。兩種材料互相彌補了彼此的缺點，充分發揮了彼此的長處，從而使鋼管混凝土具有較高的承載力。一般都高于組成鋼管混凝土的鋼管和核心混凝土單獨承載力之和。試驗證明：對于圓鋼管混凝土，整個構件的抗壓承載力約為鋼管和混凝土單獨承載力之和的117~210倍；對于方形鋼管混凝土，則為111~115倍[2]。
（2）塑性和韌性好
混凝土的脆性較大，但核心混凝土在鋼管的約束下，不但在使用階段改善了它的彈性性質，而且在破壞時具有很大的塑性變形。試驗結果表明，鋼管混凝土軸心受壓短柱破壞時，往往可以被壓到原長的2/3，但仍沒有呈現脆性破壞的特征。這種結構在承受沖擊荷載和振動荷載時，也具有很好的韌性。由于鋼管具有良好的塑性和韌性，因而抗震性能好。
（3）施工方便，加快施工速度
與鋼筋混凝土柱相比，采用鋼管混凝土柱沒有綁扎鋼筋、支模和拆模等工序，施工簡便，鋼管內無鋼筋，澆灌容易，振搗密實。近年來使用頂部拋落無振混凝土及泵送混凝土后，不但可以解決振搗時容易在管內積存空氣的問題，也大大簡化了施工現場，縮短工期。
（4）耐火性能較好
由于組成鋼管混凝土的鋼管和其核心混凝土之間具有相互貢獻、協同互補、共同工作的特點，這種結構具有較好的耐火性能。鋼管內灌有混凝土，能吸收大量的熱能，在遭受火災時管柱截面溫度場的分布很不均勻，因而增加了柱子的耐火時間。經實驗統計數據表明：達到一級耐火三小時要求和鋼柱相比可節約防火涂料1/2～2/3。
（5）經濟效果好
采用鋼管混凝土可以很好地發揮鋼材和混凝土兩種材料的特性和潛力，使材料得到更為充分和合理的應用，因此鋼管混凝土具有良好的經濟效果。由于上述的優點，鋼管混凝土被廣泛應用于工業與民用建筑、橋梁建筑和高層建筑中。鋼管混凝土結構同樣具有缺點：①鋼管需采取防火措施，在進行構件承載力設計時適當考慮火災情況下的荷載系數。②鋼管接頭處需要現場施焊，若采用螺栓連接，需在鋼管接頭處設置可用螺栓連接的法蘭盤。與焊接的連接方式相比，采用這種方法時，節點的傳力效果相對較差。
3鋼管混凝土的現狀與發展
鋼管混凝土結構是在鋼結構的基礎上演變和發展起來的，鋼管混凝土做為一種結構構件形式早在19世紀80年代就已經被人類設計應用。起初僅僅是用做橋墩，然后隨著科學技術水平的提高使它的應用范圍得到了很大的擴展。國外學者多年來對鋼管混凝土結構的力學性能和設計方法所開展的深入細致的研究工作，已取得豐碩成果，很多國家制定了有關鋼管混凝土設計規程或規范；在國內，20世紀60年代開始了這種結構的研究并首先用于首都地鐵工程中。20世紀70年代以后，在許多工業廠房，高爐和鍋爐構架以及輸、變電塔架中均得到了廣泛應用；在一些廠房跨度很大，柱子很高，吊車起重量較大的結構中，鋼管混凝土的優越性就表現的更為明顯。
隨著時代的發展，科技的進步，鋼管混凝土結構在橋梁結構上的應用也越來越廣。鋼管混凝土結構在橋梁結構上主要應用在拱橋結構中。鋼管混凝土用作拱橋的承壓構件，在施工時空鋼管不僅具有模板和鋼筋的功能，還有骨架剛度大、承載能力高、重量輕等優點。鋼管混凝土結構在高層建筑中都得到了廣泛應用。隨著高度超過100m的超高層建筑的大量興建，在高強混凝土還不普及的20世紀80年代后期，人們開始應用鋼管混凝土柱以解決“胖柱”問題的探索[3]。
4鋼管混凝土結構的應用
（1）鋼管混凝土在高層建筑中的應用
在高層建筑中，鋼管混凝土柱具有很強的相容性，它既可以在混凝土體系中代替部分鋼筋混凝土柱，也可以在鋼結構體系中代替鋼柱。實踐證明在高層建筑中采用鋼管混凝土柱，不但承載力得以提高，柱的截面尺寸也大大減小，節約材料、減輕自重、縮短工期，而且可以采用大柱網、大空間的框架結構體系，增加了房屋的使用面積。同時鋼管混凝土柱采用了高強度混凝土，一般C60以上，使柱的截面減小，這不僅對結構抗震有利，還可以降低地基基礎的造價。施工時除梁柱節點構造復雜外，其他施工程序上與原結構體系無多少差異。
（2）鋼管混凝土在大跨度橋梁工程中的應用
隨著經濟的迅速發展，需要建造能夠跨越江河、海灣和山谷的安全、經濟且輕盈美觀的大跨度橋梁。鋼管混凝土具有高強度、輕質量及施工方便的特點，能夠滿足橋梁結構所需的用料省、施工簡便、承載力大等要求。早期鋼管混凝土結構多用于橋梁工程的基礎工程中，隨著對鋼管混凝土構件工作性能的研究以及計算機技術的不斷發展，從八十年代開始鋼管混凝土開始應用于拱橋結構。
（3）鋼管混凝土結構在公共建筑中的應用
在首鋼陶樓展覽館，全部柱子采用了鋼管混凝土柱。北京地鐵車站站臺中廣泛采用了鋼管混凝土柱，不僅充分發揮了其優良的受力性能，也獲得美好的景觀，縮短了工期。江西省體育館的屋蓋由跨度為88m 的拱懸掛，拱采用箱形截面，分別用四根鋼管置于箱形截面的四角，用角鋼做腹桿組成了箱形截面拱。四角鋼管中澆筑混凝土，以此箱形拱為依托，掛上模板，澆灌混凝土以形成鋼筋混凝土箱形截面拱。這樣充分體現了前述鋼管可作為施工時承重骨架的優越性，解決了如此高大拱體現場澆筑混凝土的困難。這一結構，實際上是鋼管混凝土與空腹桁架的型鋼混凝土結構的巧妙結合與發展[4]。
5 結語
綜上所述，與鋼筋混凝土結構和鋼結構相比，鋼管混凝土結構是一種相對年輕的結構形式。但它突出的優點更適合我國的國情，鋼管混凝土能夠適應現代工程結構向大跨、高聳、重載發展和承受惡劣條件的需要，符合現代施工技術的工業化要求，因而正被越來越廣泛地應用于工業廠房、高層和超高層建筑、拱橋和地下結構中，并已取得良好的經濟效益和建筑效果，是結構工程科學的一個重要發展方向。隨著其理論研究的深入和完善、施工工藝的提高和高性能材料的應用，鋼管混凝土也將繼續廣泛地用于各種建筑結構中 [5]。
參考文獻：
[1] 陳卓 段小雨《鋼管混凝土的特點與發展》重慶建筑[J] 2005.1 62-65
[2]李俊峰《淺談鋼管混凝土結構的應用與優缺點》包鋼科技 2001,27(3):92-95
鋼管混凝土在高層建筑工程中，主要是作為受壓管柱的建筑構件使用，與鋼梁和梁柱節點等共同構成建筑物的框架結構體系。 鋼管砼柱因其結構特征，同時具備了鋼管和混凝土兩種材料的性質。實驗和理論分析證明，鋼管混凝土在軸向壓力作用下，鋼管的軸向和徑向受壓而環向受拉，混凝土則三向皆受壓，鋼管和混凝土皆處于三向應力狀態。三向受壓的混凝土抗壓強度大大提高，同時塑性增大，其物理性能上發生了質的變化，由原來的脆性材料轉變為塑性材料。正是這種結構力學性質的根本變化，決定了鋼管砼的基本性能和特點，并作為新型的第五種建筑組合結構顯示出巨大的生命力和發展前景。鋼管砼的特征與優勢如下：
1、鋼管砼柱的抗壓和抗剪承載力高，相當于鋼管和混凝土二者之和的2倍以上，受力合理,能充分發揮混凝土與鋼材的特長,從而使構件的承載能力大大提高。從另一方面而言,對于同樣的負荷,鋼管混凝土構件的斷面將比鋼筋混凝土構件顯著減小。對混凝土來說,由于鋼管約束,改變了受力性能,變單向受壓為三向受壓,使混凝土抗壓強度提高了幾倍。對鋼管來說,薄壁鋼構件對于局部缺陷特別敏感。薄壁鋼管也不例外,局部缺陷特別是不對稱缺陷的存在,將使實際的穩定承載力比理論值小得多。由于混凝土充填了鋼管,保證了薄壁鋼管的局部穩定,使其弱點得到了彌補。
2、柱子截面減小，自重減小，相當于設防烈度下降一級，具有良好的抗震性能。由于結構自重大大減輕,這對減小地震作用大為有利。結構具有良好的延性,這在抗震設計中是極為重要的。而對于一般鋼筋混凝土柱,尤其是軸壓和小偏心受壓柱是難以克服的缺點。
3、鋼管壁薄便于選材、制造與現場焊接，是施工最為快捷的建筑結構，施工簡單,縮短工期。鋼管本身就是模板,因此比鋼筋混凝土構件省去了模板。鋼管本身既是縱筋又是箍筋,這樣便省去了模板的制作安裝工作。鋼管的制作比鋼筋骨架的制作安裝也簡單,并且鋼管本身在施工階段即可作為承重骨架,可以節省腳手架。這些方面對施工都大為有利,不僅節省了大量施工中的材料,減少了施工工作量,而且大大減少了現場露天工作,改善了工作條件,同時也加快了施工、縮短工期。
4、鋼管砼柱內的混凝土可大量吸收熱能，其耐火性優于鋼柱，從而比鋼柱可節省耐火涂料50%以上。此外具有良好的塑性性能。混凝土是脆性材料,混凝土的破壞具有明顯的脆性性質,即使是鋼筋混凝土受壓構件,尤其是軸心受壓及小偏心受壓構件的破壞,也是脆性破壞。而且在實際工程中軸心受壓、小偏心受壓的情況往往實際上是不可避免的,甚至是大量的。而鋼管混凝土結構中,由于核心混凝土是處于三向約束狀態,約束混凝土與普通混凝土不同,不僅改善了使用階段的彈性性質,而且在破壞時產生很大的塑性變形,鋼管混凝土柱的破壞,完全沒有脆性特征,屬于塑性破壞。
5、鋼管混凝土獲得了很好的經濟效果。鋼管混凝土柱截面比鋼筋混凝土柱可減少60%以上，輪廓尺寸也比鋼柱小，擴大了建筑物的使用空間和面積。與鋼結構相比,節約了大量鋼材，因而相應地也降低了造價。與鋼筋混凝土結構相比,大約可減少混凝土量的一半,而用鋼量大致相當。這樣隨之帶來的優越性是構件自身大大減輕、構件斷面大大減小,減少了結構占地面積。由于省去了大量的模板,節省了大量木材,降低了費用, 鋼管砼柱自重減少，減輕了地基承受的荷載，相應降低了地基基礎造價，因此其取得了顯著的經濟效果。
二、鋼管混凝土在工程中的應用及效益
近年來，鋼管混凝土結構的施工技術也在迅猛發展，涌現出很多新的施工工藝和施工方法，使鋼管混凝土結構廣泛應用于各種大型建筑工程和交通運輸工程中，取得了較好的經濟和社會效益。
1、高層建筑工程。據有關資料，達百米和超過百米的鋼管砼結構的高層建筑已有20多座。其中最高的是深圳72層的賽格廣場大廈，結構高度291.6米，堪稱世界之最。例如1992年泉州市郵電局大廈,高87.5m,采用框架剪力墻結構,底部三層的框架柱采用的鋼管混凝土柱。廈門信源大廈高96m,地下2層\地上28層。地下至20層的全部框架柱及20～23層的四角柱采用了鋼管混凝土。廈門埠康大廈,高86.5m,地上25層,其中12層采用了鋼管混凝土柱?；葜菁悟E大廈28層,全部柱子采用鋼管混凝土柱?；葜莞患澤套?8層,地下2層、地上3層全部柱子采用了鋼管混凝土柱。這些高層建筑中采用鋼管混凝土柱不僅節約材料、減輕自重、縮短工期，經濟效益顯著。
2、 公共建筑、工業廠房及大跨度橋梁工程 。例如南寧青秀山高爾夫俱樂部打習館改擴建工程，項目位于青秀山風景區，擬在改造原有主體框架的同時擴建二層的辦公用房。由于打習館已投入使用，在改、擴建施工的過程中應盡量減少對原有建筑已使用部分的影響，縮短工期，同時配合整個建筑物的立面造型及風格，經多方分析比較，決定在擴建工程中采用鋼-混凝土組合結構，并采取一定的施工措施，充分利用組合結構的優越性，取得了良好的技術經濟效益。鋼管混凝土已經被廣泛地應用于拱橋結構中，也開始應用于斜拉橋結構中。 在拱橋結構中，鋼管混凝土構件主要用來承受軸向壓力。拱橋的跨度很大時，拱肋將承受很大的軸向壓力，采用鋼管混凝土構件是非常合理的。另外，鋼管可以做為橋梁安裝架設階段的勁性骨架和灌注混凝土的模板。因此，鋼管混凝土被認為是建造大跨度拱橋的一種比較理想的復合結構材料。自1990年在四川省旺蒼縣建成跨度為115米的我國第一座鋼管混凝土拱橋以來，在10來年的時間里，我國已經建成了100多座鋼管混凝土拱橋，其中跨度在100米以上的就有30多座，尤其是重慶市萬縣長江公路大橋，跨度達到420米，一跨過江。
近年來，在斜拉橋和梁式橋中也開始采用鋼管混凝土結構，同樣取得了良好的經濟效益。例如，廣東南海市紫洞大橋、湖北秭歸縣向家壩大橋和四川萬縣萬洲大橋都采用了鋼管混凝土空間桁架組合梁式結構，減輕了結構恒載，提了結構承載力利用系數，同時采用與之相適應的、合理的施工工藝，簡化了施工程序，減少了施工設備，加快了施工進度，降低了工程造價。鋼管混凝土空間桁架組合梁式結構適用于多種橋型，如系桿拱橋結構、特大跨徑斜拉橋結構、特大跨徑懸索橋結構等，推廣其應用必將帶來顯著的經濟效益和社會效益。
0.前言
國外最早應用型鋼混凝土結構,主要是用混凝土來保護鋼結構,使之防火性能及防腐蝕性能得到大大改善,不必要進行經常性的、工作量很大的日常維護。后來在結構中才主要利用混凝土來提高結構剛度,以減小結構的側移。將型鋼混凝土用于高層、超高層及高聳鋼結構中,以及用于地震區的建筑中,將使建(構)筑物的側移大大減小。一般在混凝土中再不配縱向鋼筋與鋼箍。所用鋼管一般為薄壁圓鋼管或方鋼管。方鋼管混凝土結構的研究與應用歷史較短,盡管其與圓鋼管混凝土相比有一定的優點,鋼管的制作,節點的構造較為簡單,對某些受力構件,大偏心受壓構件比圓鋼管受力性能要好,不必一定做成雙肢或多肢柱。
1.鋼管混凝土結構計算模型假設
對于實心鋼管混凝土的研究，國內有學者提出鋼管混凝土統一理論，即將鋼和混凝土視為一種組合材料來研究其綜合力學性能。
鋼管混凝土統一理論有如下基本假設：
(1)鋼管混凝土可視為一種組合材料。可以由構件的工作曲線來研究其組合力學性能指標，由整個構件的形常數來計算其承載力。
(2)鋼管混凝土構件在不同荷載組合作用下的性能變化是連續、統一的。
(3)鋼管混凝土構件的性能隨幾何參數如長細比、含鋼率等的變化是連續、統一的。
(4)鋼管混凝土構件的性能變化隨其截面形狀如圓形、多邊形、方形的改變是連續、統一的。
根據這些假設，統一理論研究的基本思路是：首先分別確定鋼材和核心混凝土的應力－應變關系模型，再將應力—應變關系模型編入數值計算的程序當中，利用數值分析方法計算出構件受軸壓（拉）、純彎、純扭或純剪的荷載－變形關系曲線，進而由荷載－變形關系曲線導出鋼管混凝土各項綜合力學性能指標（如軸壓模量及強度指標，抗彎剛度及抗彎模量等）。由于計算時采用的核心混凝土的應力－應變關系模型中考慮了鋼材對混凝土的約束作用，所以在綜合荷載－變形關系中也就包含了這種作用效應，因而在各項綜合力學性能指標中也包含了這種效應，比較符合實際應用。
2.鋼管混凝土結構的優點
2.1受力合理
能充分發揮混凝土與鋼材的特長,從而使構件的承載能力大大提高。從另一方面而言,對于同樣的負荷,鋼管混凝土構件的斷面將比鋼筋混凝土構件顯著減小。對混凝土來說,由于鋼管約束,改變了受力性能,變單向受壓為三向受壓,使混凝土抗壓強度提高了幾倍。對鋼管來說,薄壁鋼構件對于局部缺陷特別敏感。薄壁鋼管也不例外,局部缺陷特別是不對稱缺陷的存在,將使實際的穩定承載力比理論值小得多。由于混凝土充填了鋼管,保證了薄壁鋼管的局部穩定,使其弱點得到了彌補。
2.2具有良好的塑性性能
混凝土是脆性材料,混凝土的破壞具有明顯的脆性性質,即使是鋼筋混凝土受壓構件,尤其是軸心受壓及小偏心受壓構件的破壞,也是脆性破壞。而且在實際工程中軸心受壓、小偏心受壓的情況往往實際上是不可避免的,甚至是大量的。而鋼管混凝土結構中,由于核心混凝土是處于三向約束狀態,約束混凝土與普通混凝土不同,不僅改善了使用階段的彈性性質,而且在破壞時產生很大的塑性變形,鋼管混凝土柱的破壞,完全沒有脆性特征,屬于塑性破壞。此外,這種結構具有良好的抗疲勞、耐沖擊的性能。
2.3施工簡單,縮短工期
鋼管本身就是模板,因此比鋼筋混凝土構件省去了模板。鋼管本身既是縱筋又是箍筋,這樣便省去了模板的制作安裝工作。鋼管的制作比鋼筋骨架的制作安裝也簡單,并且鋼管本身在施工階段即可作為承重骨架,可以節省腳手架。這些方面對施工都大為有利,不僅節省了大量施工中的材料,減少了施工工作量,而且大大減少了現場露天工作,改善了工作條件,同時也加快了施工、縮短工期。
2.4顯著的經濟效果
與鋼結構相比,節約了大量鋼材。根據多項工程統計,鋼管混凝土大約能節省鋼材50%,因而相應地也降低了造價。與鋼筋混凝土結構相比,大約可減少混凝土量的一半,而用鋼量大致相當。這樣隨之帶來的優越性是構件自身大大減輕、構件斷面大大減小,減少了結構占地面積。由于省去了大量的模板,節省了大量木材,降低了費用,因此其取得了顯著的經濟效果。
2.5良好的抗震性能
由于結構自重大大減輕,這對減小地震作用大為有利。結構具有良好的延性,這在抗震設計中是極為重要的。而對于一般鋼筋混凝土柱,尤其是軸壓和小偏心受壓柱是難以克服的缺點。
2.6具有美好的造型與最小的受風面積
圓形柱不僅以其美好的造型而且因其無棱角,所以特別適用于公共建筑的門廳、大廳、車站\車庫、城市立交橋以及露天塔架等高聳結構。
由于鋼管混凝土結構具有一系列的優點,因此被廣泛采用于多高層建筑、橋梁結構、地鐵車站及各種重型、大跨的工業廠房以及高聳塔架等建筑物。鋼管混凝土結構在國外應用已有近百年歷史,20世紀初,美國就在一些單層和多層房屋中采用鋼管混凝土柱。
3.鋼管混凝土結構在多層建筑中的應用
例如1984年在上海建成的基礎公司特種基礎研究所科研樓,地下2層,地上5層均為雙跨鋼管混凝土框架結構。邊柱與中柱分別為299與35l根鋼管混凝土柱,可見柱斷面及結構占地面積均比鋼筋混凝土框架柱為小。1992年泉州市郵電局大廈,高87.5m,采用框架剪力墻結構,底部三層的框架柱采用的鋼管混凝土柱。廈門信源大廈高96m,地下2層\地上28層。地下至20層的全部框架柱及20～23層的四角柱采用了鋼管混凝土。廈門埠康大廈,高86.5m,地上25層,其中12層采用了鋼管混凝土柱?；葜菁悟E大廈28層,全部柱子采用鋼管混凝土柱。惠州富紳商住樓28層,地下2層、地上3層全部柱子采用了鋼管混凝土柱。這些高層建筑中采用鋼管混凝土柱不僅節約材料、減輕自重、縮短工期,并且如果采用鋼筋混凝土,柱斷面尤其是底下數層柱的斷面將會很大,結構占據了很大的使用面積,也給使用帶來諸多不便。
4.鋼管混凝土結構在公共建筑中的應用
在北京地鐵車站站臺中廣泛采用了鋼管混凝土柱,不僅充分發揮了其優良的受力性能,也獲得美好的景觀,縮短了工期。首鋼陶樓展覽館,全部柱子也采用了鋼管混凝土柱。江西省體育館的屋蓋由跨度為88m的拱懸掛。拱采用箱形截面,分別用四根鋼管置于箱形截面的四角,用角鋼做腹桿組成了箱形截面拱。四角鋼管中澆筑混凝土,以此箱形拱為依托,掛上模板,澆灌混凝土以形成鋼筋混凝土箱形截面拱。這樣解決了如此高大拱體現場澆筑混凝土的困難。充分體現了前述鋼管可作為施工時承重骨架的優越性。這一結構,實際上是鋼管混凝土與空腹桁架配鋼的型鋼混凝土結構的巧妙結合與新的發展。
5.鋼管混凝土結構在工業構筑物中的應用
鋼管混凝土結構經常用于各種設備支架、塔架、通廊與倉庫支柱等各種工業構筑物中。
工業構筑物支架柱常為軸心受壓或接近軸心受壓,塔架等構架的桿件常常以軸力為主,因此用鋼管混凝土柱受力合理,尤其對于室外的高度較高的塔架或倉庫等,用圓形柱減小了受風面積,對承受風力是理想的斷面形式。這些構筑物中比較典型的有江西德興銅礦礦石貯倉柱。圓筒貯倉高達42m,包括礦石在內總重達16000t,采用了16根鋼管混凝土柱支承。荊門熱電廠鍋爐構架1982年建成,鍋爐及附屬結構總重為4220t,構架高50m,由六根鋼管混凝土平腹桿雙肢柱支承。構架跨度22.4m,柱距12m,柱頂標高47.93m。柱肢采用令800mmXl2mm的鋼管,顯得非常輕巧。另外筆者在萊鋼2x60萬噸水渣微粉項目中，立磨機框架高度52m，框架頂部工藝安置一臺50噸行車，框架柱采用了鋼管混凝土框架柱結構，較好解決整體框架結構頂部受力過大的問題。
華北電管局的微波塔于1988年建成,塔頂標高117m,塔身由20根令273mmX8mm無縫鋼管內注C15混凝土的鋼管輥凝土柱構成空心圓柱形結構。華東電力設計院1979年設計的500kV門式變電構架采用鋼管混凝土A形柱,構架高27.5m,采用420mmX6mm的鋼管,取得較好的經濟效果。
6.結論
由于鋼管混凝土的合理受力性能,施工簡便,可加速工期并取得一定經濟效果,因此已廣泛用于各種建構筑物及橋梁工程。當然,根據其受力特點,主要用于以軸力為主尤其是以軸壓為主的構件更顯其優越性。由于工程中各種類型構件均有,受力復雜,因此使用時應根據構件受力特點,可與鋼結構/鋼筋混凝土結構及其他組合結構結合使用,使各自發揮本身的特長而構成合理受力結構,而不可勉強地一定采用某種單一的結構體系。
【參考文獻】
1 鋼管混凝土結構的特點
1.1 構件承載力高。當鋼管混凝土構件的軸心受到外來壓力時，則導致了鋼管與核心混凝土受到三向應力的影響，僅僅導致其性能發生質變。然而，在鋼管的緊箍作用力下，其抗壓性能大為提升進而使得核心混凝土不至于在短時間內發生開裂現象，而且將原本的脆性材料轉化為塑性材料。此外，鋼管薄壁的穩定性受到其承載力的影響，致使屈服強度在實際中得到了利用，但是在鋼管混凝土中，鋼管內部澆筑了混凝土則大為提升鋼管薄壁的穩定性，進而使屈服強度得以廣泛利用。根據相關研究得知，鋼管混凝土軸壓柱所能受到的荷載力較大，是同等面積混凝土所能承受荷載力的1.7倍。因此，在民用建筑中可以將剛才與混凝土進行優化組合，以提升兩種材料的綜合性能。
1.2 施工簡便，可大大縮短工期。鋼管混凝土柱可分為組合柱與單管柱，兩者與傳統的鋼柱相比具有部件少、結構簡易、焊接縫隙少等特征，而且在施工過程中可直接插入預留的杯口中而無需進行復雜的柱腳構造設計。同時，因鋼管的厚度比傳統鋼柱要薄，大為降低了焊接的難度與成本。對于多層民用鋼管混凝土建筑來說，其構件無需如鋼筋混凝土一般在施工現場進行澆筑，可直接在企業進行定制進而運到施工現場進行組裝即可，而且鋼管的重量較輕便于運輸和吊裝，無需過多的施工流程，整體工作量相比鋼筋混凝土更少，成本也相應較低。
1.3 耐火性能好。一旦建筑發生火災，隨著火災時間的延續必然會導致建筑失火現場的溫度急劇升高，進而導致外部鋼管的性能下降，承載力不斷下降而核心混凝土的導熱性能較低，致使其承載力抵抗溫度的時間較長。此外，核心混凝土在外部鋼管的套箍作用下，即使在火災中依舊能夠承擔一定的荷載。根據對已有火災事故的考察，立柱承擔的荷載達到了70%，避免了在火災發生后建筑物較快倒塌，為救災工作贏取了時間。
1.4 具有良好的塑性和韌性。對于單純受壓的鋼筋混凝土而言，屬于脆性破壞但核心混凝土因受到鋼管的保護在使用過程中不僅能夠提升其彈性而且在受到外力侵害導致破壞的情況下能夠形成塑性變化。根據相關研究可知，核心混凝土柱在外力破壞的情況下能夠縮減到原來的三分之二的長度，而無脆性破壞的特征。該性能表明了采用鋼筋混凝土結構的建筑抗震性能較強，提升了建筑的穩固性，可避免因部分鋼管受到破壞而導致整體結構的失衡。
1.5 建筑布局靈活。在建筑工程中使用鋼筋混凝土結構已經是常見的建筑結構形式，該結構不僅符合建筑施工中的靈活布局的需求而且提升建筑自身的抗震能力以及力學性能。此外，采用該結構亦能夠提升建筑自身的檔次。
2 民用建筑鋼管混凝土結構的節點分析
2.1 鋼管混凝土柱與基礎的連接節點。鋼管混凝土柱與基礎之間的連接方式分為端承式柱腳與埋入式柱腳，后者指的是將鋼管混凝土直接插入到基礎的預制杯口中，隨后加以混凝土的澆筑。但是，由于鋼管外壁與混凝土杯口之間的摩擦力較小，需要在插入杯口內的鋼管外壁焊一些抗剪栓釘。筆者認為，僅設置栓釘不足以抵抗柱子對基礎的沖切力，至少應設置抗剪鋼板 。
2.2 鋼管混凝土柱與框架梁的連接節點?？蚣芰翰徽撌遣捎媚姆N形式，通常情況下都會通過上下加強環板的方式與鋼管混凝土進行連接，通過使加強環板與混凝土梁的上下縱筋進行連接或者與鋼梁的上下翼緣之間進行連接，以保障穩定性避免柱皮發生撕裂現象。對于地震多發的確，應重點加強環板的使用以提升抗震性能。然而，如果使用上下加強環板的話，即使是遵循了施工要求但卻會導致一定的使用不便。例如，對于樓梯間而言，會有四分之一的圓環不能被包裹住而暴露在外，不僅影響到美觀更影響到使用。根據施工經驗，對于們應建筑的鋼管混凝土的節點設計不能一味的遵循相關標準而要綜合利用各類方式。對于一般的節點設計，仍然可以采用上下加強環板節點，而在建筑物的邊角或開洞之處應做特殊設計。以鋼筋混凝土梁為例：在梁上皮，可以將負彎矩筋穿過鋼管混凝土柱，并在開孔處焊補強豎板；在梁下皮，可于鋼管混凝土柱側焊一圈加厚鋼板，并加焊倒牛腿以確保梁側與加勁肋之間保持平整，以進一步提升其穩定性而且又不會影響到正題的美觀性。同時，根據施工經驗對于該類節點的設計可以采用寬扁梁的形式，以避免對鋼管造成過多的破壞。此外，還可以在混凝土柱的上下側翼加設厚環板并將其與鋼梁之間進行焊接。
2.3 鋼管混凝土柱與夾層梁的連接。夾層梁大都屬于單跨性質的，在具體施工不適宜采用加強環板的方法，但可以通過安裝簡支梁的方式進行解決：也即在鋼管混凝上柱側而設置倒牛腿，梁縱筋焊在牛腿上此處注意梁的支承長度及鋼筋的焊接長度均應滿足規范要求，梁高≤500mm時，支承長度為150mm；梁高≥500mm是，支承長度為200mm。
2.4 鋼管混凝土柱與懸臂梁的連接。采用懸臂梁在整個鋼管混凝土施工中不僅難度大而且對于技術的要求更高，根據規程中所列的幾大方法，根據筆者自身的施工經驗采用加長段的環板進行施工更為適宜。同時，為便于施工以及保障施工質量，可將加強環板的厚度適當增加一點并延長環板的外延長度，使之與挑梁的高度保持一致，即可解決掉環板與鋼筋的連接難題。
2.5 鋼管混凝土柱柱頂封頭板節點。鋼管混凝上柱受力特點是靠鋼管壁約束混凝上，使承載力大大提高，在鋼管混凝上柱的頂部也不可草率處理?；炷蠞仓戤吅?，上表面一般應該略低于鋼管頂部待混凝土凝固收縮完成后再其上補填高一級標號的水泥砂漿，要注意砂漿的高度應高于鋼管并采用封頂板將砂漿壓實，然后根據預定的設計方案進行補焊。
2.6 關于鋼管混凝土柱徑厚比的問題。一般而言，鋼管的外徑與鋼管的壁厚之間的比值d/t應控制在20～85之間，而套箍指標則控制在0.1～3之間。設定此比值的目的在于避免空鋼管在外力的作用導致局部乃至整理發生失衡現象。如果在具體施工環節，采用的是多層鋼管的話，則應先預先計算好鋼管的承載力以推測其穩定性進而在進行澆筑混凝土，以保障施工的安全。同時，并控制徑厚比以滿足規程的要求：如果采用吊裝一一層鋼管就澆灌混凝上的施工工藝則可不必考慮徑厚比的全套箍指標是為了防止鋼管混凝上柱脆性破壞和塑性變形過大而控制的，應該予以遵守。此外，由于施工過程中需要再鋼管焊接厚度較厚的零件，因此鋼管壁不能過薄，否則影響焊接，致使焊接后的材料達不到施工的要求。
1、承載力高、延性好,抗震性能優越
鋼管混凝土柱中,鋼管對其內部混凝土的約束作用使混凝土處于三向受壓狀態,提高了混凝土的抗壓強度;鋼管內部的混凝土又可以有效地防止鋼管發生局部屈曲。研究表明,鋼管混凝土柱的承載力高于相應的鋼管柱承載力和混凝土柱承載力之和。鋼管和混凝土之間的相互作用使鋼管內部混凝土的破壞由脆性破壞轉變為塑性破壞,構件的延性性能明顯改善,耗能能力大大提高,具有優越的抗震性能。
2、 施工方便,工期大大縮短
鋼管混凝土結構施工時,鋼管可以做為勁性骨架承擔施工階段的施工荷載和結構重量,施工不受混凝土養護時間的影響;由于鋼管混凝土內部沒有鋼筋,便于混凝土的澆注和搗實;鋼管混凝土結構施工時,不需要模板,既節省了支模、拆模的材料和人工費用,也節省了時間。
3、有利于鋼管的抗火和防火
由于鋼管內填有混凝土,能吸收大量的熱能,因此遭受火災時管柱截面溫度場的分布很不均勻,增加了柱子的耐火時間,減慢鋼柱的升溫速度,并且一旦鋼柱屈服,混凝土可以承受大部分的軸向荷載,防止結構倒塌。組合梁的耐火能力也會提高,因為鋼梁的溫度會從頂部翼緣把熱量傳遞給混凝土而降低。經實驗統計數據表明:達到一級耐火3小時要求和鋼柱相比可節約防火涂料1/3一2/3甚至更多,隨著鋼管直徑增大,節約涂料也越多。
4、耐腐蝕性能優于鋼結構
鋼管中澆注混凝土使鋼管的外露面積減少,受外界氣體腐蝕面積比鋼結構少得多,抗腐和防腐所需費用也比鋼結構節省。鋼管混凝土構件的截面形式對鋼管混凝土結構的受力性能、施工難易程度、施工工期和工程造價都有很大的影響。圓鋼管混凝土受壓構件借助于圓鋼管對其內部混凝土有效的約束作用,使鋼管內部的混凝土處于三向受壓狀態,使混凝土具有更高的抗壓強度。但是圓鋼管混凝土結構的施工難度大,施工成本較高。相比之下,方鋼管混凝土結構的施工較為方便,但鋼管混凝土受到的約束作用較小,結構的承載力較低。
二、鋼管混凝土結構工程中的應用
1、高層建筑工程
在高層建筑結構中,鋼管混凝土柱具有很大的優勢:具有承載力高,抗震性能好的特點,既可以取代鋼筋混凝土柱,解決高層建筑結構中普通鋼筋混凝土結構底部的“胖柱”問題和高強鋼筋混凝土結構中柱的脆性破壞問題;也可以取代鋼結構體系中的鋼柱,以減少鋼材用量,提高結構的抗側移剛度。鋼管混凝土構件的自重較輕,可以減小基礎的負擔,降低基礎的造價。全部采用鋼管混凝土柱的工程可以采用“全逆作法”或“半逆作法”進行施工,從而加快施工進度;鋼管混凝土柱的鋼材厚度較小,取材容易、價格低。其耐腐蝕和防火性能也優于鋼柱。鋼管混凝土柱不易倒塌,即使損壞,修復和加固也比較容易。
2、單層和多層工業廠房柱
單層工業廠房的柱屬于偏心受壓構件,為了充分發揮鋼管混凝土結構的特點,很多工程中的柱子設計成格構式組合柱,如雙肢柱、三肢柱和四肢柱,把偏心彎矩轉變為軸心力。
三、鋼管混凝土結構研究的發展方向
1、高強度材料的應用
采用高強混凝土可以減輕結構自重、降低工程造價。隨著混凝土強度的提高,其延性下降,這阻礙了它在實際工程中的應用。將高強混凝土灌入鋼管中形成高強鋼管混凝土,由于受到鋼管的約束作用,混凝土處于三向受壓狀態,其延性將大為提高,而其構件的承載力也得到了相應的提高。因此,高強鋼管混凝土具有很大的發展潛力。
近年來,國內外對高強鋼管混凝土構件的研究表明;高強鋼管混凝土的力學性能與普通鋼管混凝土有所不同,其設計不能套用普通鋼管混凝土構件的設計公式。而我國現行的鋼管混凝土設計施工規范和規程只適用于普通鋼管混凝土結構,因此必須加大高強鋼管混凝土的研究力度,盡快制定出相應的設計施工規范和觀察。
2、節點動力性能的研究
節點是結構設計中的關鍵部位,也是施工的難點。對于鋼管混凝土節點,其合理與否直接關系到結構的安全性和整個工程的造價。鋼管混凝土節點可以分為兩種;鋼管混凝土柱與鋼筋混凝土梁的連接節點和鋼管混凝土柱與鋼梁的連接節點。目前,國內對于鋼管混凝土節點靜力性能的研究較多,而對于節點動力性能的研究報導還較少。
3、耐火性能的研究
我國還沒有制定針對鋼管混凝土結構的防火規定。對于已經建成的鋼管混凝土結構,有的采用鋼筋混凝土結構的要求外包混凝土,有的按照鋼結構的要求涂防火材料,都沒有統一規定和科學的依據。近年來,國內學者就鋼管混凝土的耐火性能問題進行了研究,已經取得了可喜的成績;應盡快編制出適合我國國情的鋼管混凝土結構防火規范。
4、鋼管混凝土結構體系抗震性能的研究
在對采用鋼管混凝土柱及鋼筋混凝土柱的框架結構進行了抗震性能的對比試驗研究;并從理論上分析比較了兩種結構的動力性能,得出了鋼管混凝土框架結構的抗震性能明顯優于鋼筋混凝土框架結構的結論。但目前對鋼管混凝土結構抗震性能的研究,主要還是集中在基本構件方面,而對于鋼管混凝土整體結構的抗震性能的研究還不多。應開展這方面充分的研究,以提供合理的抗震設計參數,便于工程應用。
Abstract: the concrete filled steel tube and the traditional reinforced concrete structure, compared for concrete filled steel tube has many aspects of advantages and a wide range of applications in the engineering construction. This paper in construction of concrete filled steel tube engineering application is discussed.
Keywords: steel tube concrete application advantages
中圖分類號：TV331文獻標識碼：A 文章編號：
引言
鋼管混凝土，是將混凝土填入薄壁鋼管內而形成的組合結構材料。因其承載力高、塑性和韌性好、制作和施工方便、耐火性能好、經濟效果好等優勢，被廣泛應用于各種建筑物中，取得了良好的經濟效益，成為目前結構工程科學的一個重要發展方向，有著廣闊的應用前景。
1 鋼管混凝土的發展概況
鋼管混凝土結構的出現和應用已有上百年的歷史 最早的鋼管混凝土出現在上個世紀八十年代，在英國，鋼管混凝土首次被用于橋墩的設計，它是在鋼管內灌筑混凝土以防止銹蝕并承受壓力。隨后又被用作多層、高層建筑物的結構柱。對鋼管混凝土力學性能進行較為深入的研究始于20世紀六七十年代，美國等國家開展了大量的鋼管混凝土試驗研究和理論分析工作，取得了很大進展。并在一些工程中加以應用近些年來．對長期荷載作用下的鋼管混凝土力學性能的研究取得新進展。對鋼管混凝土動力性能研究的也進一步深入，此外，對采用高強鋼材和高強混凝土的鋼管混凝土構件力學性能以及對鋼管局部屈曲等問題也進行了不少研究工作。我國最早主要集中研究在鋼管澆灌素混凝土的內填型鋼管混凝結構，60年代中期，鋼管混凝土開始在一些廠房柱和地鐵工程中采用。進入70年代后，這類結構在冶金、造船、電力等行業的工業廠房得到廣泛的推廣應用。1978年，鋼管混凝土結構被列入國家科學發展規劃，使這一結構在我國的發展進入一個新階段，無論是科學研究還是設計施工都取得較大進展，取得了良好的經濟效益和社會效益。
2 鋼管混凝土的特點
2．1 承載力高
鋼管和混凝土之間的相互作用使該組合結構的承載力顯著提高。經實驗和理論分析證明鋼管混凝土受壓構件強度承載力可以達到鋼管和混凝土單獨承載力之和的I．7～2．0 倍。
2.2 塑性和韌性好
鋼管的套箍作用，使核心混凝土的物理性能發生了質的變化，不但在使用階段提高了彈性性質， 而且破壞時產生很大的塑性變形，由脆性破壞轉變為塑性破壞， 構件的延性明顯改善。試驗結果表明，鋼管混凝土軸心受壓短柱破壞時可以壓縮到原長的三分之二，完全沒有脆性破壞的特征 這種新結構在承受沖擊和振動荷載時，也具有很大的韌性，因而抗震性能良好。
2．3 制作和施工方便
與現澆鋼筋混凝土柱相比，采用鋼管混凝土柱時沒有綁扎鋼筋、支模和拆模等工序，施工簡便。此外混凝土的澆灌更為方便，加快施工速度：與預制鋼筋混凝土構件相比，鋼管混凝土不需要構件預制作場地：與鋼結構相比，鋼管混凝土的構造通常更為簡單，因而焊縫少，更易于制作。
2．4 耐火性能較好
鋼管混凝土的核心混凝土能吸收部分熱量，減慢鋼管的升溫速度，并且在鋼管部分屈服后還可以繼續承受軸向荷載， 防止結構倒塌。另外鋼管混凝土構件在急驟降溫(如消防沖水) 時不會發生鋼筋混凝土那樣爆裂， 說明其防火性能比鋼結構和鋼筋混凝土結構更加優越。
2．5 經濟效果好
采用鋼管混凝土具有很好的經濟效果，大量工程實際經驗表明：采用鋼管混凝土的承壓構件比普通鋼筋混凝土約可節約混凝土50％，減輕結構自重50％左右 鋼材用量略高或約相等；和鋼結構相比，呵節約鋼材50％左右。此外，由于在鋼管內填充了混凝土，鋼管混凝土柱的防銹費用會較空鋼管柱有所降低。
3 鋼管混凝土在建筑施工中的應用
正是由于鋼管混凝土結構具有優越的力學性能和省工省料、施工快捷等特點，所以在國內外的高層建筑和大跨度拱橋等結構中得到廣泛的應用。例如1997年10月建成的四川萬縣長江大橋跨度達到420米。據橋梁工程師們預測，采用鋼管混凝土拱橋結構，單孔蹁有望達到500至600米高384米，采用鋼管混凝土柱建成的高層建筑也起來越多。其中江西華龍國際大廈位于江西南昌市繁華的老福山商貿區，總建筑面積為42000平方米，建筑總高度為120米，為江西省第一座高層鋼管混凝土柱鋼框架、混凝土核心筒混合結構建筑。
3.1 施工過程受力分析
由于在進行鋼管混凝土構件施工時，一般郁是先發裝好兒層的。鋼管結構，待幾層樓面結構施工完后一次澆筑其中的混凝土，同時，在許多高層建筑的地下室施工中常采用逆作法或半逆作法，這樣鋼管往往又作為施工階段的支撐從而可能引起鋼管局部應力集中或局部屈曲現象，嚴重時可導致鋼管脹裂。國內某拱橋在進行鋼管混凝土拱肋的施工時由于上述原因導致了爆管事故。鋼管混凝土結構施工階段的力學分析問題和安全性已經受到工程界的高度重視。目前國內外對組合結構的施工力學問題開展了一些初步研究：如對方鋼管混凝土柱的施工力學分析：對異型帶肋組合墻結構的施工力學分析；空鋼管在豎向施工荷載作用下管壁初應力對鋼管混凝土后期承載力的影響等。
3.1施工質量要求
3．1．1 鋼管的制作、連接等要求
有關鋼管的一些要求，均屬于構造的基本要求，可以參考《鋼結構工程施工及驗收規范》(GBJ205-83)的有關內容以及國內已建鋼管混凝土結構的施工經驗。
3．1．2 混凝土澆灌及養護
由于鋼管混凝土具有很好的整體性和密閉性，所以對鋼管內混凝土的澆灌質量無法作直觀檢查，所以必須依靠嚴密的施工組織來保證其澆灌質量。另外，由于鋼管混凝土構件周身都為密閉，造成在養護過程中，構件中間大部分地方均難以獲得充足的水分，混凝土硬化難以繼續，后期強度得不到保證。
4鋼管混凝土應用存在問題
盡管鋼管混凝土結構有諸多優點，但是由于其特性以及發展還不完善，鋼管混凝土結構在應用中還存在一些問題。
鋼管混凝土結構節點連接問題
目前，鋼管混凝土節點的試驗研究主要是針對具體工程而進行的，試驗研究缺乏系統性，節點的計算模型不明確，還沒有形成一套完整的計算理論和設計方法，往往只能依靠經驗進行截面和配筋設計， 這不利于整個結構的可靠度控制， 可能造成材料上的浪費和安全隱患。另外節點的設計選型也較困難。由于穿心構件對鋼管的削弱很嚴重，影響鋼管的強度，并且不利于核心混凝土的澆筑，不方便施焊， 所以在設計上要避免。
(2)鋼管混凝土核心混凝土質量控制問題
鋼管混凝土內的核心混凝土被鋼管所包裹，其澆注屬于隱蔽工程澆筑質量很難控制。研究結果表明，混凝土密實度對鋼管混凝土構件的力學性能影響很顯著。這種影響對軸壓短構件相對較小， 對軸壓長構件相對較大，而對偏壓構件影響最為顯著。所以在混凝土的施工過程中，既要保證混凝土的強度，還要保證混凝土的密實度，確保其力學性能不受影響。從減小變形和經濟角度考慮，核心混凝土宜采用強度等級不低于C30的混凝土。
4 結語：
鋼管混凝土能夠適應現代結構想大跨、高聳、重載發展和承受惡劣條件的要求，符合現代施工技術的工業化要求，因而正被越來越廣泛地應用于工業廠房，高層與超高層建筑、拱橋和地下結構中，并已取得良好的經濟效益和建筑效果，是結構工程科學中一個重要的發展方向。相信隨著對鋼管混凝土結構近一步的研究與探索，其優點會充分體現出來，成為一種更加完善的結構形式。
參考：
[1] 鐘善桐．高層鋼一混凝土組合[M]．華南理工大學出版社，2003．
中圖分類號：TU39 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）01（b）-0000-00
1引言
鋼管混凝土結構是一種新型組合結構，按照鋼管的形狀類型可以分為圓鋼管混凝土、方鋼管混凝土和矩形鋼管混凝土等。鋼管混凝土結構是將混凝土填充在薄壁鋼管內部而形成，是通過螺旋配筋的混凝土結構的基礎上演變而來?；炷敛牧虾弯摬牡某浞纸M合可以有效地發揮鋼材的抗拉性能和混凝土抗壓性能各自優點，彌補兩種材料各自的缺點。鋼管混凝土結構的承載能力比鋼筋混凝土結構有較大的提高，而且鋼管混凝土結構中填充在鋼管內部的混凝土處于三向的受壓狀態，可以使鋼管混凝土結構具有較好的延性和抗震性能。除此之外，鋼管混凝土結構還具有施工簡便工期短以及美好的造型和顯著的經濟效果[1，2]。
2鋼管混凝土結構國內外研究進展
鋼管混凝土結構在建筑施工方面的應用研究已經有近百年的歷史，1879年英國在鐵路橋的施工中采用鋼管混凝土橋墩技術是在世界范圍內較早使用鋼管混凝土結構的工程之一，為了防止鋼管內部的銹蝕，施工過程中采用了在鋼管內部灌入混凝土的措施。隨后，眾多國家的學者對鋼管混凝土構件進行了理論分析和試驗來研究其力學性能和工作機理，并且取得一系列重要成果[3]，國外一些國家對鋼管混凝土結構的研究主要內容為方形鋼管混凝土結構、圓柱形鋼管混凝土結構和矩形鋼管混凝土結構，填充在鋼管內部的混凝土一般為素混凝土，或者在填充在鋼管內部的混凝土中配置一些鋼筋或型鋼。鋼管混凝土結構國外的設計規程主要有EC4（1996）、DIN 18800（1997）、SSLC（1979）和LRFD（1999）和AIJ（1980，1997）。除此之外，加拿大和澳大利亞等國學者又深入研究了薄壁鋼管混凝土結構，并正在編制設計規程。最近幾年中，美國、日本和澳大利亞等國的研究人員開始用高強的混凝土填充在鋼管內部形成的鋼管高強混凝土構件，對其各項工作性能進行深入的研究，并加以推廣應用。
中國科學院哈爾濱土木建筑研究所是我國最早著手進行鋼管混凝土結構基本理論研究的單位之一。我國的研究人員近幾十年對鋼管混凝土結構也開展了一系列的理論和試驗研究，研究了鋼管混凝土構件的設計方法和計算公式，并在圓鋼管混凝土柱的研究中取得顯著地成果，逐步建立了三個理論體系，《三向應力混凝土》、《鋼管混凝土結構的計算與應用》和《鋼管混凝土結構》這三本著作當中。鋼管混凝土結構設計規程JCJ 01―89，CECS 28：90，DL 5085/T―1999和GJB 4142―2000[3-5]已經先后頒布，并且已經廣泛的應用在電力規范以及國家軍用標準之中。
國內外各個國家的設計規程雖然各自不同，但都有著豐富的理論基礎，各個國家關于鋼管混凝土的最新研究技術成果也在規程上展現出來，引導著鋼管混凝土結構在國際范圍內的研究和發展。
3 鋼管混凝土結構的應用
隨著科學技術的不斷提高，試驗研究和理論分析的不斷加強深入，各種鋼管混凝土結構在橋梁、地鐵車站和工業廠房以等建筑物中的應用越來越廣泛。近些年來在高層民用建筑中也不斷的出現了鋼管混凝土的結構，并取得了顯著的經濟效益。
JOHN LALLY于1897年在美國申請了專利，提出在房屋建筑的承重柱中開始應用鋼管混凝土結構。法國巴黎的某個郊區于1930年建造了一座跨度為9米橋，采用了上承式鋼管混凝土結構。1961年比利時人在建造船塢時采用的桁架和壓桿也應用了鋼管混凝土構件。法國巴黎采用了鋼管混凝土柱建成的第一座摩天框架大樓。前蘇聯發現鋼管混凝土結構的眾多優點，將鋼管混凝土結構使用在一些吊車棧橋中。1998年，在日本建成的94823平方米賽車場，地上的一到八層均采用了鋼管混凝土柱的結構與鋼梁相結合，使鋼管混凝土的優點得到充分發揮，不僅外形美觀而且取得顯著的經濟效果。
我國對于鋼管混凝土結構技術的研究利用已經有50多年的歷史，對鋼管混凝土結構的研究我國從1959年開始，于1963年將鋼管混凝土結構柱成功地應用在北京地鐵車站工程中。北京許多地鐵站的站臺柱均采用了鋼管混凝土結構作為支撐結構。而且在1986年將鋼管混凝土結構應用到了葛洲壩水電站的繁昌變電所當中。從1990年到1998年期間，已建和在建的橋梁已經達到60多座，其中的30座跨度達到了100米，發展及其迅速。 許多著名的大橋的橋梁均采用了鋼管混凝土結構，如四川的旺蒼東河大橋、山東濟南東站鋼管混凝土拱橋、福建閩清石潭溪大橋、南海三山西橋、年萬縣長江大橋等。
近年來在多、高層和超高層民用住宅建筑中也開始采用了鋼管混凝土柱結構體系，而且采用鋼管混凝土結構建筑物的造價相比鋼筋混凝土結構體系明顯降低。90年建成的高度為63米福建省泉州郵電中心局大廈，采用了圓鋼管混凝土結構作為在地下一層到地上二層的八根柱子。鋼管混凝土結構技術現在已經廣泛的應用在了福建的南安郵電局大樓、天津今晚報大廈、廣東深圳賽格廣場大廈、香港中心大廈等建筑物中。
4 存在的問題
鋼管混凝土結構在國內外的研究與應用取得了巨大的成果，然而怎樣更好的對這個領域的研究更加深化，推廣鋼管混凝土結構在實際土木工程中的應用，還存在一些問題，
1）對鋼管混凝土節點連接問題的研究相對較少，節點的形式不統一，鋼管混凝土節點連接問題直接關系到建筑結構的安全性以及工程的造價等方面，對鋼管混凝土結構的應用發展在一定程度上有所限制。
2）鋼管混凝土防火設計理論方面的實驗和理論研究相對缺少，現在對鋼管混凝土結構采用的防火措施采用外包混凝土或者涂防火材料，沒有統一的科學依據。
3）目前對鋼管混凝土結構的抗震方面研究不足，主要是對單一鋼管混凝土構件進行了一些抗震的研究，而缺乏對鋼管混凝土結構的整體抗震研究。
4）對鋼管混凝土結構進行的研究沒有對鋼管普通混凝土結構、鋼管高強混凝土以和鋼管超高強混凝土三種類型分類的區別對待，沒有充分區別各自的耐疲勞性能和抗震性能需等特點，不利于工程的應用。
5結論
對于鋼筋混凝土結構而言，鋼管混凝土結構是一種新型的組合結構，對其的科學研究不斷的迅速發展，因鋼管混凝土具有的各種優點被廣泛應用在土木工程結構當中，是今后在建筑結構工程科學的一個重要發展方向。鋼管混凝土結構受力性能合理，施工工藝簡便，為土木工程建筑中增添了許多精品工程。由于還存在一些問題，因此還有必要對鋼管混凝土的性能進行更深入更系統的研究，為人類生活做出了積極的貢獻。
參考文獻：
[1] 張穎.鋼管混凝土在土木工程中的應用[J].建材技術與應用，2012，6：35-38.
中圖分類號：TU746.3 文獻標識碼：A 文章編號：1007-3973（2013）002-028-02
1 引言
鋼管混凝土結構是將混凝土填入鋼管內而形成的一種新型組合結構。由于鋼管混凝土結構能夠更有效地發揮鋼材和混凝土兩種材料各自的優點，同時克服了鋼管結構容易發生局部屈曲的缺點，近些年來，隨著理論研究的深入和新施工工藝的產生，鋼管混凝土已被越來越廣泛的應用在單層或多層工業廠房、各種構架柱、棧橋柱、大跨和空間結構、高層和超高層建筑以及橋梁結構中。
鋼管混凝土作為一種新興的組合結構，主要以承受軸向壓力和偏心較小的軸向力為主，在單層和多層工業廠房的設計中應用鋼管混凝土結構有其突出的優點。
80年代初，在多層工業廠房中開始應用鋼管混凝土柱。1982年建成的上海三十一棉紡廠，該多層工業廠房采用鋼管混凝土框架柱，與鋼筋混凝土柱相比，具有柱子截面小，施工速度快、勞動強度低等優點。在試點工程中可以達到節約水泥50%左右，施工中可節省全部模板，用鋼量增加15%左右；與鋼結構柱相比，鋼材節約十分顯著。該工程施工場地狹小吊裝困難，采用鋼管混凝土柱，工程施工周期提前了二個月，由此獲得經濟效益近40萬元（廠房總投資只有35萬元） 。
3 廠房鋼管混凝土柱的牛腿和柱腳
對于廠房鋼管混凝土組合柱的牛腿構造，目前實際工程中是將鋼管開槽，插入肩梁并將其與管壁施焊，最終肩梁與管內混凝土澆成整體（如圖2、圖3所示）。肩梁可分為單肩梁和雙肩梁二種。單肩梁傳力直接、施焊方便、節省材料，應盡可能采用單肩梁。由于管壁較薄，肩梁與管壁的焊縫較小，焊縫計算長度又不得大于60倍焊縫高度，因此，吊車反力除靠焊縫傳遞外，還應靠肩梁與核心混凝土的局部承壓傳遞。為了保證肩梁與管壁的焊縫，在肩梁范圍內應把鋼管管壁加厚（一般取6mm）。
4 廠房鋼管混凝土柱節點
在廠房結構中，節點的設計尤為重要。節點作為傳力樞紐，在設計時應注意將水平構件的荷載傳遞至鋼管混凝土柱的整個截面上，盡量避免只傳遞至鋼管管壁。在框架節點中有內加強環和外加強環兩種連接方式傳遞梁端正負彎矩產生的拉力。為了保證牛腿與鋼管柱地可靠連接，可將肩梁插板穿過鋼管柱與外壁焊接，以承受梁端的全部剪力。工程實踐表明，以這種方式設計的節點傳力明確，構造簡單，施工方便，符合安全可靠的設計要求。
5 工程實例
上海重型機器廠重型粗加工車間東西向總長266m，跨度36m。柱距有9.5m、12m、14.5m、19m。36m跨度內布置雙層吊車，上層350t（A6）、250t（A6）橋式起重機各一臺，軌頂標高為20m；下層50t（A5）橋式起重機兩臺和一臺32t（A5）橋式起重機，軌頂標高為14m。廠房結構形式為“鋼管混凝土格構柱+實腹鋼梁”的單層鋼框架結構。因車間內布置雙層吊車，且大噸位在上層，所以將鋼管混凝土柱設計成兩階柱，第一階柱直接延伸到上層吊車梁下翼緣標高處，用以承受吊車梁傳來的吊車豎向荷載。下層吊車噸位相對較小，因此設計成由內柱肢懸挑出牛腿，以承受下層吊車豎向荷載。下柱截面形式采用四肢柱，柱截面高度為2.3m，肢寬為1m，采用直徑為402mm，鋼管厚度為10mm的螺旋焊接管；上柱采用焊接H型鋼450mm00mmmmmm。屋面梁采用焊接H型鋼與柱剛接，以減小柱子的側向位移。屋面圍護結構采用高頻焊接H型鋼檁條加單層彩鋼板。鋼管混凝土柱肢直接插入基礎杯口，因鋼管混凝土柱承受的水平荷載較大，插入深度取4倍管徑。柱腳留有頂升式澆筑混凝土的法蘭連接管，而在肩梁處均留有排氣孔。肩梁由上下翼緣、腹板與柱肢剖口焊縫連接。
6 主要技術經濟分析
與已建成的廠房高度相近且吊車噸位類似的全鋼結構大型工業廠房相比，可以發現采用鋼管混凝土結構有很大的優越性。滬東造船廠船體裝焊車間排架柱用鋼量僅為62.3kg/m2，比采用鋼格構柱節省近50%，工程造價減少500多萬，而且大大縮短了工期。
7 結論
（1）在單層和多層工業廠房中應用鋼管混凝土柱，由于核心混凝土的作用，其比鋼管柱的橫向剛度和強度提高，柱截面用鋼量減少50%，承載力約提高10%。由于鋼管為曲面，柱頂及肩梁構造比鋼結構柱復雜，施工難度大，用鋼量也多；比鋼結構柱的柱腳簡單，施工方便，用鋼量也少。
（2）鋼管混凝土柱應用于重型或特重型單層工業廠房，能充分發揮結構承壓能力高、剛度大及抗震性能好的特點，承壓愈大，經濟效果愈明顯。此外，使用鋼管混凝土柱還可以減少柱的用鋼量及自重，減少焊接工作量，節省大量的焊接材料，縮短制造工期。
（3）由于鋼管混凝土柱的工作性能完全滿足廠房結構設計的要求，有進一步研究和推廣應用的價值。
參考文獻：
[1] 韓林海.鋼管混凝土結構[M].北京：科學出版社，2007：31-32.
[2] 劉香，胡長威，王亞杰.鋼管混凝土柱和型鋼柱在工業廠房中應用對比[J].山西建筑，2012，38（5）：39-40.
[3] 李先德.鋼管混凝土結構在建筑工程中的應用[D].山東：山東大學，2007：16-17.
鋼管混凝土指的是在將普通混凝土填充在薄壁鋼管內，把不同性質的兩種材料組合在一起而形成的復合結構，利用兩種材料在受力時的相互作用，使鋼管結構和鋼筋混凝土結構的優點相結合，以改善混凝土的韌性和塑形，增強其整體承載力。與普通的鋼筋混凝土相比，不僅使截面減少，而且造價也比較低，目前已經逐漸被廣泛應用在民用建筑，尤其是高層建中。
1 鋼管混凝土結構的特點
1.1 承載力高、延性好、抗震性強
鋼管對于其內部的混凝土來說可起到約束作用，可使混泥土處于三向受壓的狀態，這種狀態下的混凝土要更加耐壓。同時，鋼管由于內部混凝土的填充又會使其減少局部屈曲的發生。通過鋼管和混凝土之間的相互作用，還可以使鋼管內混凝土的脆性破壞變成塑形破壞，使構建的延性性能和耗能能力都得到改善，有較強的抗震性。
1.2 施工方便，使工期大大縮短
在鋼管混凝土結構的施工過程中，鋼管可以扮演勁性骨架的角色，承擔施工階段的結構重量和施工荷載，減少混凝土養護的時間，使施工不受其影響。因為鋼管混凝土內部沒有鋼筋，因此也更方便對混凝土進行搗實和澆筑。另外，因為鋼管混凝土結構在施工時不需要模板，所以可以節省大量的時間，也能夠大量的材料和人工費用。
1.3 有利于鋼管的防火與抗火
因為鋼管內填有混凝土，可以吸收熱能，所以在遇到火災時，管面截面的溫度場分布就會不均勻，這樣一來就可以使柱子的耐火時間增加，放慢鋼柱的升溫速度，就算鋼柱發生屈服，其中的混凝土也能承受大部分的軸向荷載，可以有效地防止結構的倒塌。同時，由于鋼梁的溫度也會隨著熱量由頂部翼緣向混凝土的傳遞而逐漸降低，是組合梁的耐火能力得到提高。
1.4 耐腐蝕性能優于鋼結構
由于在鋼管內澆筑混凝土使得鋼管外露的面積與鋼結構相比相對較少，因此受外界氣體腐蝕的面積少，所以用于防腐和抗腐的費用也會較少。而且鋼管混凝土構件的截面形式對于鋼管混凝土結構的受力性能、施工工期和難易程度以及工程造價等方面都有影響。例如，圓鋼管混凝土的圓鋼管可以很好的約束其內部的混凝土，使混凝土處于三向受壓狀態，以增強其抗壓強度，但是實際施工的難度較大，成本也比較高。而方鋼管混凝土的施工難度小，成本低，但是其自身的承載力不高。
2 鋼管混凝土結構在民用建筑工程中的實踐
2.1 采用鋼管混凝土柱、輕鋼組合梁板結構，用鋼量低
除了深圳賽格廣場大廈之外，我國其他大多數地方的鋼管混凝土結構工程都普遍采用了鋼管混凝注，而梁板仍然采用普通的鋼筋混凝土結構。在民用高層建筑結構的設計中，會將消防梯和電梯井道組成混凝土核心，并利用其作為抗側力結構，并且包括樓板在內的以承重垂直為主的鋼框架就全部采用鋼混組合結構。
2.2 采用鋼管混凝土柱、輕鋼組合梁板結構，建筑物自重大幅下降
若采用鋼管混凝土柱、鋼一混凝土組合梁板結構房屋的話，建筑物的自重會處于1.0t/m2-1.11t/m2之間，如果不計算筒體的多層框架結構的話，建筑物的自重會更輕，例如庫爾勒住宅樓，它的自重是0.76t/m2。這樣一來，建筑物的自重就會比傳統的采用鋼筋混凝土結構的自重輕上30%以上。因此會使樁的用量減少，地基負荷減少，也會減小筏板基礎的厚度，從而使工程造價降低。
2.3 采用鋼管混凝土柱.可增加有效使用面積
與鋼筋混凝土相比，鋼管混凝土的承載能力更強，可以達到單獨的鋼管或者單獨的混凝土的承載力之和的1.7-2.0倍，可以鋼管混凝土不受軸壓比的限制，所以將鋼管混凝土應用到高層建筑中，可以將截面減少到50%以上。例如，有專家曾經對深圳賽格廣場大廈進行計算，它的最大柱受力N=9×104kN，柱斷面Ф1600×28，若果采用的是鋼筋混凝土的話，其斷面是2.4m×2.2m，要是采用的是鋼管混凝土柱的話，其截面會減少62%，從而會大大增加建筑物的可用面積達到8000O。
2.4 采用鋼管混凝土柱、輕鋼組合梁板結構施工方便、速度快
在設計鋼管混凝土柱，輕鋼組合梁板結構時，需要做到節點統一和構件統一，只有做到這兩點才會使工廠制作的難度降低，使施工更方便，并能夠使室外作業工廠化，高空作業地面化。例如陸海城工程的6幢樓統一采用300鋼管混凝土立柱，只是對鋼管混凝土立柱的厚度進行改變而不改變其直徑。梁則全部采用H一320×150×5×8這一種規格。而鋼質樓承板也是通過供貨商統一定尺切割成型的，只需要在施工現場用栓釘將其固定住就可以了，因此在整個安裝施工的過程中，所有工序都比較方便。而且鋼管本身的剛度高，質量輕也不容易變形，因此對其的運輸吊裝也比較方便，一般控制在3層樓一節用耳板定位，所以現場的焊接工作也會比較輕松。除此之外，鋼管混凝土柱也不用進行鋼筋和綁扎和支模拆模等復雜的工序，相比混凝土土柱來說，施工方便，可以根據工程的實際情況對管內的混凝土可以采用泵送頂升法、高空拋落不振和手工逐段澆搗等方法進行澆灌。舉目前正在施工的精工商務大廈為例，Ф500的鋼管混凝土采用了泵送混凝土逐段澆搗法，其施工過程十分的方便快捷。和梁連接的柱上下之間加強環板，因其接點統一，所以可以在工廠中沖壓成型，進行批量化的生存。而且依據實際需要，事先焊在鋼管柱上，用高強螺栓將框架梁腹板進行聯結，上下異緣剖口對接，這樣施工起來也相當的方便。鋼質樓承板的鋪設不僅不需要進行支模、拆模等復雜的工序，而且還會節省掉樓板底部受拉鋼筋，使施工更加方便，將大大提升現場的施工速度。
3 結語
從我國實行改革開放政策以來，民用建筑工程行業就迎來了新的發展機遇，以北京、上海、深圳等地的民用建筑發展最為突出。它們相繼建成了數百幢鋼結構高層建筑，層數累計起來已經超過90余層，總建筑面積將近200×104O，但是這些建筑的造價之高有嚴重影響了鋼結構的發展的廣泛性，尤其是在低層的民用建筑中，建造商一般都不愿意采用鋼結構。近幾年，鋼一混凝土結構體系憑借其獨特的優勢逐漸被建筑商所重視，被廣泛應用于民用建筑工程之中。有些專業對已經竣工的森茂大廈、世界廣場、商辦大樓進行造價統計時發現，鋼一混凝土結構體系在工程造價方面的優勢十分明顯的，在加上其其他的綜合優勢勢必會對我國民用建筑行業的發展起到巨大的推動作用，勢必會帶來豐厚的經濟效益。
